ROS机器人编程实践最新章节_伯纳多·朗奎洛·贾蓬著

2.2 Python和JupyterLab入门

JupyterLab是Python社区中非常广泛的工具，因为它可以让你编写程序，就好像在上课时正在解决数学问题一样。也就是说，先写标题，然后写问题说明和初始数据。声明之后，写要执行的操作的一段解释，然后在代码单元中编写执行该操作的Python代码。对于每个操作，重复相同的步骤：

1）人类可读的段落解释下一个操作，格式为大家都知道的markdown 语法（https://commonmark.org/help/）。

2）一个代码单元，其中包含执行操作的Python代码行。

3）对执行单个操作的每个代码段重复步骤1和2。最后将提供解决问题的方法。

这是一个读取GoPiGo3距离传感器的通俗易懂的示例，见图2-1。

图 2-1

接下来，解释如何为GoPiGo3启动JupyterLab。

2.2.1 为GoPiGo3启动JupyterLab

在DexterOS中，有两小节说明了Jupyter笔记本和使用Python控制机器人的方法：

1）可以通过导航到网址http://mygopigo.com或http://10.10.10.10访问它们，然后单击LEARN，然后单击Lessons in Python，见图2-2。

图 2-2

然后启动JupyterLab环境，在窗口的左侧，将看到两个文件：

1_Moving_Around.ipynb 是Jupyter笔记本，逐步介绍了如何向前移动机器人并旋转机器人。请按照笔记本中给出的说明执行命令。
2_The_Environment.ipynb 是另一个示例，说明了如何处理JupyterLab：运行单元、停止执行等。如果卡在上一个笔记本中，请遵循此笔记本，然后再返回前一个。

2）现在，尝试 1_Moving_Around.ipynb 。如下命令使机器人前进10 cm：

3）如果以in（1 in=0.0254 m）为单位，请使用以下命令：

4）如果在同一个代码单元中执行这两个命令，则在执行第二个命令之前，会注意到一个小的间隙：

现在，用机器人进行物理测试：

1）在起点处的地板上标记一个标志，向前行驶10 cm，向后行驶10 cm，并找出运动的精度：

应该发现它完全返回到起点。用千分尺测量的误差（三次）为+1.29 mm、-0.76 mm和+2.16 mm。正值意味着它在驶回时经过起点，而负值意味着它没有到达起点。

2）如果将一个距离（10 cm+10 in=35.4 cm）添加到一个向前命令中，然后再执行另一个命令以向后移动相同的距离，则我们测得的误差为（再次做了三次）-0.01 mm、-1.40 mm和-0.72 mm：

可以看到由两个命令间隙引起的暂停会引入大约1 mm的误差。仅将一个命令用于向前，将一个命令用于向后，可大大减少误差。

3）可以对车体转向执行类似的测试：

4）其他有用的命令如下：

5）要停止机器人，使用以下命令：

6）请务必注意，软件流程可能与机器人物理不兼容。

尝试以下顺序，观察GoPiGo3的运动效果：

似乎只执行了最后一行，即 my_gopigo.left() 。实际上发生的是，命令执行得如此之快（每个命令几毫秒），以至于机器人的惯性没有足够的时间让GoPiGo向前、向后或向右移动。删除最后一行再次进行检查：现在看到的唯一实际执行的命令是 my_gopigo.right() 。

009-04 对机器人进行编程时，最具挑战性的问题之一就是了解其动态性能，因为看似软件错误的某件事可能是机器人物理行为的意外响应所导致的。因此，在开发软件之前，必须确保了解问题的物理原理，包括其质量（惯性）、摩擦力、电动机的最大负载、电源限制和电池电量。来自物理世界的变量列表可能是无穷无尽的，应该运用自己的机械和电气知识尽可能使功能软件开发成功。

这种简单问题最可能的解决方案是按顺序指定要移动的距离或角度：

将工作保存在DexterOS中，必须在 ~/.lessons_python 文件夹中进行。这是 pi:users 拥有权限的，而DexterOS的用户是 jupyter （在终端中输入 $ whoami 命令，或仅在提示符下看到它）。转到文件树的上一层，并在其中创建一个想要的文件夹名称。然后使用File | Save Notebook As....将更改保存在该位置。